Aklınız öğleden sonra vermeyi planladığınız derse ilerlediğinde, iş yolundasınız. Ofise giderken kendinizle konuşmanızı prova edersiniz, kendinizi meslektaşlarınızın sorabileceği sorulara hazırlarsınız. Daha sonra, e-posta gelen kutunuzu kaldırırken, öğle yemeği seçeneklerinizi durmadan kaydırırsınız.
Bunlar, gerçek dünyada gerçekleştirdiğimiz her eylemin, sadece hayal ettiğimiz gizli, alternatif eylemi nasıl taşıdığına dair birkaç örnektir. Aktif karar verme sürecimizin nasıl ve nedenini anlamak için önemli araştırma çabalarına yatırım yapıldı, ancak yeni kanıtlar bize alternatif gerçekliklerde harcadığımız zamanın da önemli bir nörolojik amaca hizmet ettiğini söylüyor.
Beynin birçok bölümü zihinsel haritalarımızı oluşturmak için birlikte çalışır, ancak uzamsal navigasyondaki ana oyuncular hipokampus, beyindeki hafıza yeri ve bitişikteki entorhinal korteks beyindeki beyaz çıkıntı ve orada üretilen bilgileri daha yüksek işleme alanlarına aktarır.
1948 gibi erken bir dönemde, kemirgenlerin labirent öğrenme görevlerinde ödüller için haritalar oluşturmak için çeşitli çevresel ipuçlarına güvenmesi önerildi. Ancak bu haritanın doğası ve haritayı oluşturan hücreler bir sır olarak kaldı. Otuz yıl sonra, araştırmacılar sıçanlarda spesifik hipokampal hücrelerin belirli yerlere girdiklerinde daha sık ateş ettiğini gözlemlediler. Dikkat çekici bir şekilde, bu hücre ağlarının ateşleme modelleri, ilk aktivasyonlarında mevcut olan ipuçlarının yokluğunda bile, zaman içinde stabildir. Tanımlayıcı olarak adlandırılan bu “yer hücreleri” nin keşfi, yol bulmanın nörobiyolojik temelinin daha kesin bir şekilde sorgulanmasına yol açtı.
Yer hücreleri keşfedildiğinde, önerilen işlevleri belirli bir alanın bire bir topografik haritasını oluşturmaktı. Fiziksel dünyadan beyne giden yolda, duyusal temsillerimizin çoğu, topografik organizasyon. Arabanıza bindiğinizi ve bilinmeyen parçalar için yola çıktığınızı hayal edin. Sizi varış noktanıza yönlendirmek için uydu navigasyonuna, GPS'ye veya bir kağıt haritaya güvenebilirsiniz. Haritanızdaki her nokta, yolculuğunuzdaki belirli bir yer işaretine karşılık geldiğinde, hücreleri sizi uzayda yönlendirmek için kendilerini ortamdaki belirli yer işaretlerine tutturun.
İç mekansal topografyamız, hayvanın bu alanlarda nasıl davrandığı bağlamında belirli uyaranların, ipuçlarının veya ödüllerin temsillerini kodlayan hipokampal hücrelerle daha karmaşıktır. Örneğin, yabancı bir ülkede havaalanına geldiğinizi düşünün. Sizi bu yeni alana bağlayan tanıdık görsel yerler ile birlikte havaalanı kavramı hakkında genel bilgiye sahip olabilirsiniz. Bu bilgilerin bir kısmı biyografiktir ve diğer havalimanlarının benzersiz anılarınızı kullanır.
Bu deneyimlerin olumlu ya da olumsuz olmasına bağlı olarak, bu alanların duygusal önemi kişisel haritanıza da katkıda bulunacaktır ve tüm bu faktörler, basit bir yer işaretlerinden çok daha zengin olan alanın deneyimini yaratmak için bir araya gelmektedir.
InnerSelf'ten En Son Haberleri Alın
“Yer hücreleri, sizi uzayda yönlendirmek için kendilerini ortamdaki belirli yer işaretlerine tuttururlar.”
Primatlardaki daha yeni çalışmalar, hipokampal hücrelerin, primat beyinlerinde, kemirgen beyinlerinde olduğundan biraz farklı çalıştıklarını ve kesin olarak yere bağlı olmayan bir dizi farklı uyarana yanıt olarak ateş ettiğini ortaya koydu. Farelerde, primatlarda ve insanlarda devam eden çalışmalar, hipokampüsün yalnız bir aktör olmadığını da tespit etti. Duyusal bilgileri hipokampusa aktaran ve daha sofistike bilişsel ve motor komutlarımızın çoğunun verildiği neokorteks için bir köprü görevi gören entorhinal kortekse girin.
Araştırmacılar yakın zamanda bir "ızgara hücreleri" adı verilen entorhinal korteks içindeki hücre ağıdaha geniş gezinme stratejileri söz konusu olduğunda, yer hücresi bulmacasına kritik bir parça ekleyerek ortamınıza göre kendi hareketinizi kodlar. Izgara ağları, alanın kendisinden duyusal girdiden ziyade dahili hareket ipuçlarına dayanarak, bir alandaki nesneler arasındaki yönü ve mesafeleri daha hassas bir şekilde çizebilir. Bu sistemler, deneyimleriyle değiştirilebilecek şekilde, yeni bilgileri esnek bir şekilde dahil eden ancak bu alanların zamanla aşina olmasına izin veren şekilde dinamik olarak alanları temsil etmek için birlikte çalışır.
Fakat aklımızda bir alanı temsil ettiğimizde, onunla nasıl etkileşime gireceğimize nasıl karar veririz? Bu, aktif karar almayı gerektirir ve kararın yakıtı ödüllendirilir. Bu, navigasyon sistemlerimizi oluşturan nöronların mekansal olmayan özelliklerinin özellikle önemli hale geldiği yerdir. Araştırmacılar, kemirgen çalışmalarında, bir ortamda belirli nesnelerin algılanan ödül değerinin veya öneminin, hücrelerin ateşleme kalıplarını yönlerinde daha ağır değiştirebileceğini buldular. Bu nedenle, bir labirentteki belirli bir dönüş veya konumla ilişkili daha yüksek tahmin edilen bir ödül değeri o yöndeki hareketi tahmin et. Peki seçilmeyen yollar ne olacak?
Son zamanlarda, bir ekip UCSF şirketinde araştırmacılar uzaysal navigasyon görevlerini tamamlarken sıçanlarda hipokampal yer hücresi ateşini ölçtüler. Sıçanlar bir labirente yerleştirildi ve bir seçim noktasında sapan yollar arasında seçim yaptıkları için sinirsel aktiviteleri gerçek zamanlı olarak görüntülendi. Bu şekilde, araştırmacılar, sıçan bir seçim yaptıktan ve labirent boyunca ilerledikten sonra labirentin her bir koluna karşılık gelen benzersiz yer hücresi ateşleme kalıpları atayabildi.
Çarpıcı bir şekilde, sıçan seçim noktasına yaklaştığında, labirentin her iki kolunu temsil eden her bir yer hücresi seti, dönüşümlü olarak hızlı bir şekilde ateşlendi ve seçim yapılmadan önce zarları olası bir geleceğe yuvarladı. Bunun anlamı, sadece hayvanın nihai olarak gerçek zamanlı olarak seyahat ettiği yolun değil, olası alternatif yolun, nöral alanda eşit olarak temsil edilmesi ve geleceğin zihinsel gösterimleri için mekanik bir açıklama sağlamasıdır.
“Olası alternatif yol, geleceğin zihinsel gösterimleri için mekanik bir açıklama sağlayarak nöral alanda eşit olarak temsil edilir.”
Kemirgenlerde, navigasyon çalışmaları, gerçek dünyadaki bir ortamın karmaşıklığını yakalayamayan basit masa üstü montajlarında gerçekleştirilir. Sanal gerçeklik kişisel eğlence olarak her zamankinden daha popüler hale geldi, ancak aynı zamanda araştırmacılara mekansal navigasyon araştırmalarında eşi görülmemiş düzeyde çeşitlilik ve kontrol sunuyor. İngiltere'deki bir grup, kayıtlarda yaş gruplarında uzamsal akıl yürütme hakkındaki en büyük veri kümelerinden birini yakalamak için Sea Hero Quest adlı bir mobil oyun kullandı.
Oyun verileri uzamsal akıl yürütmenin 19 yaşına geldiğimizde azalmaya başlayabileceğini ve oyuncuların rota seçimlerinin, uzun süredir Alzheimer hastalığı için bir klinik tanı işareti olarak kullanılan APOE geninin e4 varyantını taşımasına bağlı olarak değiştiğini göstermektedir. Basit mobil oyunları klinik veri toplama araçlarına dönüştüren bu gibi yeni stratejiler, nörodejeneratif hastalıkların tam olarak nasıl ilerlediğine dair anlayışımızı büyük ölçüde genişletebilir ve son derece kişiselleştirilmiş erken tanı gelişimini hızlandırabilir.
Gelecek hakkında nasıl düşündüğümüz konusundaki anlayışımızın çoğu, artık geçmişi hatırlayamayan hastaları incelemekten kaynaklandı. Sinirbilimin ilk günlerinden beri, lezyon çalışmaları beynin farklı bölümlerinin işlevi hakkında bilgi edinmek için elimizdeki en bilgilendirici araçlar olduğunda, hafıza hatırlamak için hipokampus gereklidir.
Hipokampal hasar, amnezi ve bozulmuş uzamsal akıl yürütme ile ilişkilidir. Ancak bazı dönüm noktası çalışmaları, hipokampal hasarın aynı zamanda varsayımsal olayları hayal etme yeteneğine de müdahale ettiğini göstermiştir. Sürekli olarak, amnezi olan hastalar sadece son biyografik bilgileri hatırlamakta zorluk çekmez, aynı zamanda istendiğinde sadece yaşamlarındaki yaklaşan olaylar hakkında genel ifadeler sunabilirler.
Yaşlandıkça hafıza kaybı yaygındır, ancak birçok çalışmanın gösterdiği gibi, uzayda gezinme yeteneğimiz de yaşlandıkça azalır. Bu açıklar, bilişsel bozulmanın diğer genel önlemlerinden daha erken yaşlarda ortaya çıkmaktadır, bu da navigasyon sisteminin bazı işlevlerinin benzersiz olduğunu ve hipokampustaki diğer bellek ve bilgi işlemlerinden bağımsız olarak çalıştığını göstermektedir.
Yaşlanan beyinde en savunmasız yapılar, entorhinal korteks gibi hareketi kodlayan yapılardır. Hipokampal yer hücresi ateşi yaşlı sıçanlarda da düzensiz hale gelir. Önemli bir şekilde, bizi uzayda yönlendirmekten sorumlu yapılar da Alzheimer hastalığı patolojisine karşı en savunmasızdır, bu da seyir bozukluğunu bunun ve Parkinson hastalığı gibi diğer nörodejeneratif durumlar için potansiyel bir erken tanı kriteri olarak işaret eder.
Günlük yaşamlarımız hem bilinçli hem de bilinçsiz kararlarla doludur. Ancak büyüyen kanıtlar ortaya çıktıkça, beynimiz, seçtiğimiz yollar boyunca önümüzdekiler kadar seyahat edebiliyor.
Mekansal seyrüsefer, bellek ve nörodejenerasyon arasındaki karmaşık ilişkileri öğrenmeye devam ettikçe, olabilecekleri düşünmek için harcadığımız zamanın, aktif olarak planlama yaptığımız zaman kadar önemli olduğunu görebiliriz. Ve bilişsel işlevlerin azalması, yaşlanmanın normal bir parçası olarak kabul edilirken, bu işlevleri bulmacalar, kelime oyunları veya okuma gibi basit zihinsel egzersizlerle tutmak bu sinir yollarının korunmasına yardımcı olabilir. Aynı şekilde, henüz almadığımız yollar boyunca kurslar çizerek navigasyon sistemlerimizi kullanabiliriz. Böylece bir dahaki sefere zihninizi eldeki göreve geri getirmek için çabalarken, biraz daha ilerlemesine izin verin.
Bu makale ilk olarak göründü Nöronları Tanımak
Referanslar:
Buckner, RL (2010). Tahmin ve İmgelemde Hipokampüsün Rolü. Psikolojinin Yıllık İncelemesi 61, 27-48.
Coughlan, G., Coutrot, A., Khondoker, M., Minihane, A., Spiers, H. ve Hornberger, M. (2019). Genetik Risk Altındaki Alzheimer Hastalığının Kişiselleştirilmiş Bilişsel Teşhisine Doğru. PNAS 116(19), 9285-9292.
Diersch, N. ve Wolbers, T. (2019). Yetişkin yaşamı boyunca uzamsal navigasyon araştırması için sanal gerçeklik potansiyeli. Deneysel Biyoloji Dergisi 222, jeb187252 doi: 10.1242 / jeb.187252
Eichenbaum, H., Dudchenko, P., Wood, E., Shapiro, M. ve Tanila, H. (1999). Hipokampus, Bellek ve Yer Hücreleri. NöronSinir sisteminin fonksiyonel birimi, sinir hücresi ..., 23(2), 209-226.
Giocomo, LM (2015). Mekansal Temsil: Parçalanmış Uzay Haritaları. Güncel Biyoloji, 25(9), R362-R363.
Kay, K., Chung, JE, Sosa, M., Schor, JS, Karlsson, MP, Larkin, MC, Liu, DF ve Frank, LM (2020). Hipokampüste Olası Geleceklerin Temsilleri Arasında Sürekli Alt-İkinci Bisiklet. Celi, 180(3), 552-567.
Lester, AW, Moffat, SD, Wiener, JM, Barnes, CA ve Wolbers, T. (2017). Yaşlanma Seyir Sistemi. Nöron 95(5), 1019-1035.
books_science